云南农业大学植物生理学复习

第一章植物细胞的结构与功能一、真核细胞与原核细胞的最大差异：真核细胞高度细胞区域化，含有许多细胞器。二、细胞壁由初生壁、次生壁和胞间质构成主要生理功能:有支持作用（维持细胞形状，控制细胞生长）运输通道（参与并调节物质运输与信息传递）保护作用（防御、表现抗性、识别）其它功能（如参与各种代谢活动）等三、典型的植物细胞与动物细胞的最主要差异植物细胞中存在动物细胞所没有的：大液泡、质体、细胞壁，胞间连丝这些结构特点对植物的生理活动以及适应外界环，境具有重要的作用。四、生物膜:是指构成细胞的所有膜的总称，分为质膜和内膜。其化学组成基本相同，都是以脂类和蛋白质为主要成分，根据蛋白质在膜中的排列部位及其与膜脂的作用方式，膜蛋白可分为外在蛋白和内在蛋白五、生物膜的功能：分室作用：使细胞与外界环境、细胞内不同代谢途径分隔开反应场所：细胞内的许多生理生化过程在膜上有序进行物质交换：对物质的透过具有选择性，控制膜内外物质交换识别功能：多糖链及各种受体能感应刺激，传导信息，调控代谢六、细胞的识别功能与膜表面的糖蛋白有关。此外，激素的作用、植物对光周期的反应、花粉与柱头的亲和性、以及接穗的成活等都与膜上的受体蛋白、糖蛋白具有的信号传递、信号传导和识别功能有关。七、原生质体：生物膜及其内所包含的亚细胞结构与组份，由颗粒形态的细胞器和胶体状态的细胞浆组成。细胞器分为微膜系统、微梁系统和微粒系统。线粒体和叶绿体是植物细胞内的产能细胞器。溶酶体被称为细胞内的自杀性武器。液泡被称为细胞的代谢库。细胞核是细胞遗传信息合成和复制的场所和代谢的调控中心。原生质胶体有溶胶与凝胶两种状态。当原生质处于溶胶状态时，粘性较小，细胞代谢活跃，分裂与生长旺盛，但抗逆性较弱。当原生质呈凝胶状态时，细胞生理活性降低，但对低温、干旱等不良环境的抵抗能力提高，有利于植物度过逆境。在植物进入休眠时，原生质胶体从溶胶状态转变为凝胶状态。九、原生质的胶体状态与其生理代谢联系亲水性和带电性：亲水性形成水膜，带电性形成双电层，两者对胶体的稳定起重要作用。1、胶体性质：（重点）溶胶化与凝胶化★溶胶凝胶温度凝胶化作用温度溶胶化作用

3、液晶性质★液晶态是细胞维持正常生命活动的必要条件。液晶态膜变为液态内含物外渗，膜变为凝胶态活性减弱（生物膜中主要是脂类随温度发生变化称膜脂相变）应用：Ca2+、Mg2+等离子可以降低膜的流动性，用0.5%-1%CaCl2溶液浸种可提高植物的抗性。胞基质或细胞浆的性质（重点记忆）1、胶体性质：带电性与亲水性、凝胶作用2、液晶性质：相变温度，八、细胞骨架：指真核细胞中的蛋白质纤维网架体系，包括微管、微丝和中间纤维等。胞间连丝：胞间连丝是穿越细胞壁，连接相邻细胞原生质（体）的管状通道。生理功能有两方面：物质交换，信号传递1、共质体：由胞间连丝把相邻活细胞原生质连成一体的体系称为共质体，也称内部空间。2、质外体：原生质以外的胞间层、细胞壁及细胞间隙彼此连接的空间称为质外体，也称外部空间。功能：是植物体内物质及信息运输的两条通道。植物细胞结构和功能小结细胞壁（三层、功能）生物膜（组成、结构、功能）有膜：微膜体系(内质网、高尔基体、液泡、细胞器溶酶体、线粒体、叶绿体等)细胞无膜细胞骨架：微梁系统（微管、微丝、中间纤维)微球体系统(染色体、核仁、核糖体)原生质（胶体性质、液晶性质及与生命的关系）细胞通道（胞间连丝，共质体，质外体）细胞信号转导过程主要包括：胞间信号传递，膜上信号转换，胞内信号转导，蛋白质可逆磷酸化等四个阶段。信号转导:偶联各种胞外刺激信号与其相应的生理反应之间的一系列分子反应机制，称为细胞信号转导。第五节植物细胞全能性及基因表达植物细胞全能性是：1、细胞分化的理论基础2、植物组织培养技术的理论依据。植物细胞的全能性：植物体的任何一个细胞，都有长成完整个体的潜在能力。（重要）水势的概念及气孔开闭机理。第二章植物的水分代谢1、植物体内水分存在的状态自由水/束缚水的比值：是衡量植物代谢强弱和抗性的生理指标之一。2、水在植物生命活动中的作用生理作用：组成成份，参与代谢，物质吸收、运输，维持形态。生态作用：调节环境温度湿度，调节植物体温，提高光的通透性等。3、植物细胞的水势（Ψw）水势的定义（Ψw）：恒温恒压下，任一体系水的化学势（μw）和纯水的化学势之差，再除以水的偏摩尔体积。(P42)水势单位：MPa（兆帕)4、典型植物细胞水势包含三种组分：ψw=ψs+ψp+ψm纯水的水势最高，为0，水中的溶质增多，水势下降，ψw为负值水分总是从水势高的细胞流向水势低的细胞5、植物细胞的主要吸水方式：渗透性吸水、吸胀性吸水，代谢性吸水风干种子、分生细胞ψw=ψm吸胀吸水。成熟细胞ψw=ψs+ψp渗透、代谢吸水当细胞水势低于外界水势时细胞将吸水7、根系吸水最活跃的部位是根毛区。8、根系吸水的途径：有质外体和共质体途径。（短距离）9、植物中水分的长距离运输是通过导管和筛管解释水柱沿导管上升保持连续性的学说——内聚力学说10、根系吸水方式：主动吸水（动力是根压动力）和被动吸水（是蒸腾拉力）伤流和吐水是可以证明根压的存在吐水：深秋早晨，叶片尖端或边缘有液体外溢的现象，称为吐水。（P50）11、影响根系吸水的土壤因素:土壤中的可用水分,土壤通气状况,土壤温度,土壤溶液浓度11、蒸腾作用的指标①蒸腾速率：②蒸腾效率：指植物每消耗1kg水时所形成的干物质克数。③蒸腾系数：(或需水量)（蒸腾效率的倒数）12、气孔蒸腾扩散速率不与小孔面积成正比，而与小孔周长成正比1）解释气孔蒸腾量的原理：小孔扩散律2）气孔运动的实质：由保卫细胞水分得失而引起气孔是植物的气体交换和水分交换通道。3）气孔运动的规律：一般昼开夜关（景天等CAM植物的则与此相反）。4）解释气孔运动机理的学说:淀粉-糖转化学说K+累积学说,苹果酸代谢学说:气孔运动是由保卫细胞的吸水膨胀或失水收缩来控制的。13、合理灌溉1）水分临界期：植物对水分缺乏最敏感、最易受害的时期2）生理指标：叶片水势细胞汁液浓度渗透势气孔开度常见作物的水分临界期：水稻：花粉母细胞形成期和灌浆期；玉米：开花至乳熟期；高粱：抽花序到灌浆期；豆类、荞麦和花生：开花期。3）合理灌溉增产的原因:满足生理需水满足生态需水第三章植物的矿质营养

1、植物体内的元素约有：70多种2、必需元素标准：必需性、专一性、直接性。确定方法：溶液培养法3、必需元素的一般生理作用：组成成分、调节者、起电化学作用4、植物细胞吸收矿质离子的方式被动吸收:离子顺化学势梯度（浓度梯度、电位梯度）跨膜转运，不消耗能量主动吸收:利用呼吸作用释放的能量而逆化学势梯度吸收矿质元素胞饮作用：通过膜的内折而将附于膜上的物质转移到细胞内的过程选择性地吸收所需的矿质元素主动吸收的特点：（1）消耗代谢能；（2）有选择性；（3）逆浓度梯度5、根系吸收矿质元素的特点1）区域性：根尖部位，主要在根毛区2）吸水与吸肥之间的关系：既相关又独立（吸水主要是被动，吸肥主要是主动）3）吸收矿质具有选择性：生理酸性盐：如(NH4)2SO4，根系吸收NH4+＞SO42-，使根H+和SO42-增多，pH降低。生理碱性盐：NaNO3和Ca(NO3)2，OH-增加，pH升高生理中性盐：NH4NO3，pH变化小。6、单盐毒害和离子拮抗.单盐毒害：将植物培养在单盐溶液中所引起的毒害现象。.离子对抗或离子颉颃：在发生单盐毒害的溶液中，加入少量其它盐类，单盐毒害被减轻或消除的现象。7、离子进入根系内部的方式:共质体和质外体途径8、根系吸收矿质元素的过程1）离子被吸附在根细胞表面：交换吸附2）根表面吸附的离子进入根部内部：可通过共质体和质外体途径进入根内部。9、影响根部吸收矿质元素的条件土壤温度—高温低温均抑制土壤通气状况—O2充足，有利吸收土壤溶液浓度—越高吸收越快，但有极限土壤溶液的pH（最适pH为5.5-6.5）:影响细胞蛋白质的带电性，影响矿物质的溶解性，影响土壤微生物的活动离子间的相互作用:相互竞争：如Br、I对Cl有竞争相互促进：如P可促进N、K的吸收10、根外营养：植物地上部分对矿物质的吸收,又称叶面施肥或根外施肥。（P94）11、矿物质在植物体内的分配可再利用元素：能够参与矿质离子循环利用的元素。可再利用元素优先分配至代谢旺盛的部位。如：N、P、K、Mg特点：缺素症首先发生在老叶不可再利用元素：不能够参与矿质离子循环利用的元素。不可再利用元素被分配至植物所需部位后即被固定。如：Ca、Fe、S、Mn、B.特点：缺素症首先发生在嫩叶12、合理施肥与作物增产1）需肥临界期:作物对缺乏矿质元素最敏感的时期。2）合理施肥的生理指标叶中元素含量叶绿素含量（施N肥的指标）叶中酰胺和叶鞘中淀粉（或可溶性糖）含量叶中酶活性3、合理施肥使作物增产的原因:通过改善作物光合性能而实现；通过调节作物生长的环境而实现。第四章植物的光合作用本章重点1．光合电子传递和光合磷酸化2．C3途径、C4途径的异同；3．光合作用与农业生产。1、光合作用的特点:水被氧化为分子态氧（还原剂被氧化）CO2被还原到糖水平（氧化剂被还原）日光能转化为化学能2、叶绿体的结构:被膜（双层）：控制物质的进出基质（间质）：CO2固定、还原的场所类囊体(片层)：光能吸收、传递与转换的场所(光合膜)3、光合色素（叶绿体色素）高等植物的叶绿体色素有两类四种：此处忽略4、影响叶绿素合成的因素：光温度矿质元素水氧5、光合作用的机理1）光反应：光能变成活跃的化学能。通过原初反应、电子传递与光合磷酸化，光能变成了活跃的化学能，贮存在ATP和NADPH中，它们被用于CO2的同化，所以ATP和NADPH也称为同化力。光反应中，证明由两个光化学反应串联而成的两个主要实验是：双光增益效应或爱默生效应:远红光与红光同时照射促进光合速率增加的现象.红降现象:大于685nm的远红光照射使光合速率下降的现象.2）暗反应：碳同化高等植物的碳同化途径有三条：C3途径----具有合成有机物的能力，C4途径，CAM（景天酸代谢）途径C3途径（卡尔文循环）掌握1.反应场所：叶绿体的基质中2.CO2的受体：RuBP（核酮糖-1.5-二磷酸或1-5二磷酸核酮糖）3.产物：4、C3植物：5、关键酶：Rubisco（1-5二磷酸核酮糖羧化/加氧酶）C4途径掌握1、CO2的受体：PEP2、催化反应的酶：PEPC（PEP羧化酶）3、最初产物：OAA（草酰乙酸）4、C4途径涉及两种类型的细胞：维管束鞘和叶肉细胞5、单独C4途径不能形成光合产物6、C4植物固定CO2时，有两个羧化反应一般而言，C4植物具有较高的光合效率，特别是在低CO2浓度、高温、强光条件下。景天酸代谢途径（CAM途径）掌握1、晚上:气孔开放；白天:气孔关闭3、晚上有机酸含量高，糖分含量低；白天则相反。4、两次羧化反应是时间上间隔Q:CAM与C4途径有何区别？植物光合碳同化途径多样性的意义：光合碳同化途径具有多样性，反映植物对生态环境多样性的适应性。但C3途径是光合碳代谢最基本、最普遍的途径，只有这条途径才具备合成淀粉等产物的能力，C4途径和CAM途径则是对C3途径的补充。光呼吸(掌握)1、定义：绿色植物在光下吸收O2放出CO2。2、底物：乙醇酸（故称C2循环）3、部位：叶绿体、过氧化物体和线粒体3、生理意义：消除乙醇酸的毒害；维持C3途径的运转，防止强光对叶绿体的破坏，氮代谢的补充C3、C4植物的比较C4植物比C3植物光呼吸低：（1）C4途径有CO2泵（2）C4植物PEPC对CO2的亲和力高（3）C4植物光呼吸发生在维管束鞘，C3植物则在叶肉细胞C4植物比C3植物光合效率高：（1）C4植物的PEP羧化酶活性高，光呼吸弱，净光合速率高（2）C4植物的CO2补偿点低6、影响光合作用的外界因素1）光：光照（饱和点、补偿点、光质、光抑制）、日变化（“午休”现象）2）CO2：饱和点、补偿点3）温度：高温、低温4）水分：5）矿质元素：7、光合作用与农业生产提高作物产量的途径和措施※（一）提高光合能力（速率）（二）增加光合面积（三）延长光合时间（四）减少有机物的消耗（五）提高经济系数（收获指数）第五章植物的呼吸作用1、呼吸作用的生理意义为生命活动提供能量为重要有机物质合成提供原料为代谢活动提供还原力，增强植物抗病免疫能力2、呼吸作用的场所细胞质：EMP和PPP的场所线粒体:TCA和生物氧化的场所3、呼吸作用的两个阶段1）呼吸底物氧化分解：（底物分解）糖酵解—三羧酸循环、戊糖磷酸途径、乙醛酸循环、乙醇酸途径等2）电子传递和氧化磷酸化：（能量转换）电子通过传递与氧结合生成ATP4、植物呼吸代谢的多样性的意义底物氧化降解的多样性电子传递途径的多样性末端氧化酶的多样性多样性的生理意义：适应多变的环境。5、呼吸链的主要途径呼吸链至少有六条，其中最主要的是NADH和FADH两条电子传递链，其次还有抗氰呼链。呼吸链组成：NADH(P)，黄素蛋白（FMN和FAD），铁硫蛋白（Fe-S蛋白），泛醌(UQ)，细胞色素类（Cyt）。UQ是一个唯一的非蛋白组分，它是脂溶性物质，可在膜内自由扩散，6、末端氧化酶类的多样性末端氧化酶：指将底物上脱下的电子直接传给O2，使其活化，并形成水或H2O2的酶类。.细胞色素氧化酶（线粒体）——NADH和FADH电子传递链末端的酶.交替氧化酶（线粒体）——抗氰呼吸末端的氧化酶.酚氧化酶.抗坏血酸氧化E.乙醇酸氧化E.黄素氧化酶7、呼吸作用的指标1）呼吸速率又称呼吸强度2）呼吸商（RQ，又称呼吸系数）RQ=1，糖作为呼吸底物。RQ<1，脂肪或蛋白质做为呼吸底物。RQ>1，有机酸做为呼吸底物。8、呼吸作用与农业生产1）种子的形成、贮藏与呼吸作用2）果实、块根、块茎的贮藏与呼吸作用3）作物栽培与呼吸作用4）作物抗病与呼吸作用呼吸跃变：果实成熟到一定时期，呼吸速率突然升高，然后又突然下降的现象。第六章植物体内同化物的运输与分配.重点：同化物质运输的形式、途径、方向;源库概念、分配规律、光合产物分配与产量形成关系及调控。1、同化物运输的途径1）短距离运输：共质体、质外体和交替2）长距离运输：通过输导系统的运输研究方法：环割实验、蚜虫吻刺实验、同位素示踪。主要运输系统：韧皮部的筛管运输的主要有机物质——蔗糖运输的主要无机物质——K+2、同化物质的分配规律（特点）分配方向：从源到库1、按“源—库”单位进行分配（具有供应关系源和库及其连接二者的输导系统称为源-库单位）2、优先供给生长中心:指正在生长的主要器官或部位。3、就近供应，同侧运输4、功能叶之间无同化物供应关系3、同化物运输的机理（动力）两种动力：被动动力（不需能）主动动力（需能）1）被动动力——压力流动学说（集流学说）内容：有机物在筛管中随着液流的流动而移动，其动力来自输导系统（源库）两端的压力势差。2）主动动力：细胞质泵动和P-蛋白收缩被动动力：压力势差是主要的基本动力；主动动力：对压力势差起辅助和补充。两者相互配合，协同作用，共同推动同化物运转。思考题：试述植体内有机物运输的主要形式及分配特点？第七章植物的生长物质植物生长物质植物激素：植物体内产生的、能移动的、对生长发育起显著作用的微量有机物。植物生长调节剂：具有人工合成的类似植物激素作用的生理活性物质。1、植物激素特征（1）内生的—植物体内合成的（2）能移动的—从产生部位到作用部位（3）微量的（低浓度）:（1μmol/L以下）有调节作用种类—五大类（主要）：生长素类(IAA)、赤霉素类(GA)、细胞分裂素类(CTK)、脱落酸(ABA)、乙烯(ETH)2、植物生长调节剂特点：人工合成；能移动；低浓度。种类:生长促进剂;生长抑制剂;生长延缓剂应用：在打破休眠、促进种子萌发、提高抗性、控制株形、提高座果率、疏花疏果、诱导组织分化、促进扦插生根等方面广泛应用。一、生长素的生理功能1、促进茎的伸长生长2、促进器官与组织的分化，诱导形成根3、维持顶端优势4、形成无籽果实5、影响性别分化及某些植物开花二、赤霉素的生理效应1、促进茎伸长生长（已有节间）2、打破休眠、促进萌发3、促进抽苔开花4、促进坐果5、诱导单性结实和性别分化三、细胞分裂素的生理效应1、促进细胞分裂和扩大：2、促进侧芽发育—消除顶端优势3、促进果树花芽分化（雌性分化）4、延缓叶片衰老、促进叶绿素合成5、促进气孔开放四、脱落酸的生理作用1、抑制生长，促进休眠（与GA相反）2、促进脱落3、加速衰老（与CTK相反）4、促进气孔关闭（与CTK相反）5、提高抗逆性五、乙烯的生理效应1、对生长的影响（三重反应与偏上性生长）2、促进果实成熟3、促进脱落和衰老（比ABA的效果更明显）4、促进某些植物开花与雌花分化：5、促进次生物质排出（橡胶、漆等）六、激素之间的相互联系1、促进茎的伸长生长：IAA，GA（有节间）2、形成无籽果实：IAA，GA3、顶端优势：IAA维持，CTK消除4、花性别的影响：IAA，ETH促雌花；GA促雄花六、激素之间的相互联系6、器官脱落：IAA，GA阻止脱落ABA，ETH促进脱落5、影响开花：GA代替低温，长日照；ABA代替短日照七、植物生长调节剂及应用1、生长素类植物生长调节剂应用：①、促进插枝生根（NAA、2.4-D、IBA）②、疏花疏果③、保花保果，阻止器官脱落，④、形成无籽果实⑤、促进瓜类雌花形成⑥、杀除杂草：高浓度2，4-D

七、植物生长调节剂及应用2、赤霉素类：应用最多的是GA3，要用于4个方面：①、打破休眠，促进发芽（马铃薯）②、促进营养生长（茎叶类蔬菜等）③、促进瓜类雄花发育④、杂交稻调节花期七、植物生长调节剂及应用3、细胞分裂素类：使用最多的是激动素（KT）；6-苄基腺嘌呤（6-BA）；6-苯基腺嘌呤。主要用于组织培养及花卉和果蔬保鲜七、植物生长调节剂及应用4、乙烯释放剂P237表6-2（1）促进瓜类雌花形成（2）果实、烟叶催熟和改善品质（3）促进次生物质排出（橡胶、漆等）植物生长延缓剂：代表1、矮壮素（CCC）：防止小麦倒伏2、比久（B9）：常用于果树生产3、多效唑（PP333）：防止水稻秧苗徒长八、合理使用植物生长调节剂的注意事项1、首先明确调节作用2、根据不同对象和不同的目的选择合适的药剂3、正确掌握药剂的浓度和施用方法4、先试验，再推广；配合其他农业措施。第八章植物的生长生理1.种子萌发条件:内因：种子具有生活力并完成了休眠。外因：适当的水、温、气、光等环境条件2.种子休眠原因及破除方法(重要)原因１：种皮障碍破除方法：机械破损、化学药剂处理。原因2：后熟作用破眠方法：层积处理、晒种或激素处理胚原因3：胚未成熟破眠方法：加速胚发育或贮藏原因4、抑制物质的存在破眠方法：清水冲洗，去果皮，GA处理。

3．种子萌发要求的外界条件种子萌发：种子吸水到胚根突破种皮（或播种到幼苗出土）期间所发生的一系列生理生化变化过程。标志：胚根突破种皮过程：吸胀、萌动和发芽三个阶段4．种子萌发要求的外界条件（P250）重点1、水分（首要条件）：种皮软化；原生质；贮藏物质；激素。2、温度：影响酶促反应3、氧气4、光照：需光、需暗和中性种子5.种子萌发时的生理生化变化（重要）1、种子吸水过程表现为：“快—慢—快”2、呼吸作用的变化也表现为：“快-慢-快”3、酶的变化：已有酶的活化，新酶的合成4、贮藏物质的变化：由大变小,由难溶变可溶。5、激素的变化：总趋势是促进型激素增加，抑制型激素减少。6.植物的生长1）植物生长的“慢-快-慢”特性2）植物生长的周期性：昼夜、季节3）植物生长的相关性※空间上的相关性（重要）相关性：植物各部分间的相互制约与相互协调的现象A.地上与地下的相关（根冠比，R/T，利用）B.主茎与侧枝的相关（顶端优势，利用）C.营养生长与生殖生长的相关（利用）7.影响植物生长的环境条件一．温度:昼高夜低的温度对植物生长有利协调最适温度：使植株健壮生长的适宜温度。(常比生长最适温略低)一．水分（干根湿苗）二．光照(直接作用—信号、间接作用)三．其它因素8.植物的运动（plantmovement)分类：向性运动感性运动第九章植物的生殖、成熟与衰老生